光固化技术制作新型个体化下颈椎椎弓根置钉钻孔导板：一项体外研究

骨科快讯

光固化技术制作新型个体化下颈椎椎弓根置钉钻孔导板：一项体外研究

近二十年来，随着钉棒钢板固定技术的兴起，下颈椎（C3～C7）后路固定手术得到了广泛开展。生物力学研究表明，颈椎椎弓根螺钉（cervical pedicle screw，CPS）固定较侧块螺钉有更强的稳定性，但CPS置入仍面临技术上的挑战。目前涌现出很多精确置钉方法，包括徒手技术、X线透视引导技术、影像导航手术技术等。其中徒手技术主要基于解剖标志和形态学角度测量均值来辅助CPS置入，但解剖学变异以及与患者手术位置相关的解剖位移均可造成误差；X线透视引导技术增加患者和术者放射线暴露的机会，同时限制了术者的操作空间；计算机辅助外科导航可准确引导置钉固定，但仪器昂贵，难以推广。因此，我们开发一种新型低成本方法，即运用光固化3D成型技术制作个体化钻孔导板并辅助CPS置钉，同时评估导板辅助下螺钉置入下颈椎椎弓根的准确性和可行性。

制作步骤：①颈椎模型三维重建：取5具尸体25节保留关节的正常下颈椎（C3～C7）椎体标本，采用64-螺旋CT对每具标本进行薄层轴向扫描（层厚0.6 mm），将采集的CT数据转换为DICOM格式，输入OsiriX v5.8.5软件，生成所有标本的三维图像，同时通过数字减除技术得到仅包括所需椎体节段的影像，转换数据并将其输入光固化文件，以STL格式储存。②生物模型和钻孔导板的制作：采用熔融沉积成型技术，材料选择丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（acrylonitrile butadiene styrene，ABS）塑料，用3D打印机精确打印出1∶1比例尸体脊柱标本实物模型，根据实际需要进行钻孔、锯骨、截骨等操作；咬除模型上的颈椎前结节，全角度显示椎弓根，以便精确钻孔和置入克氏针；将克氏针沿特定方向精确置入每个椎弓根，然后以快速自凝聚甲基丙烯酸甲酯牙科粘合剂，将阴模逐一覆盖25个3D打印椎体的后侧诸元（椎板、棘突和小关节）表面轮廓，塑型后去除克氏针，完成针对25个颈椎的个体化钻孔导板制作。③尸体标本经椎弓根螺钉置入：去除颈椎标本后侧残余软组织，以模拟后路颈椎外科手术显露过程中的骨膜下剥离状态，将导板紧密贴附于相应颈椎的后侧表面，依导板提供的钉道位置和方向行克氏针椎弓根钻孔，通过椎弓根探针扩大攻丝通道，以2.5 mm丝攻准备钉道，采用直径3.5和4.0 mm颈椎椎弓根螺钉完成置钉。④经椎弓根螺钉置入准确性评估：拍摄5具标本颈椎正侧位、双侧斜位X线片，再次行薄层CT扫描；根据轴向CT像对螺钉置入准确性进行分级：0级：正确置入；1级：位置误差＜1/2螺钉直径；2级：位置误差＞1/2螺钉直径。

结果表明，50枚椎弓根螺钉中47枚准确置入（0级），总准确率达94%；1级误置率为4%（2/50）；2级误置率为2%（1/50）。安全置钉率（包括0级和1级置入）高达98%。1级穿透的2枚螺钉分别位于C5和C6椎体（分属不同尸体标本），均因使用螺钉直径太大（4 mm）而穿透椎弓根外侧壁，但螺钉方向正确，因椎弓根内侧壁完整，未伤及椎动脉孔，因此亦被视为“安全置入”。上述结果提示，将光固化技术制作而成的个体化钻孔导板用于辅助尸体标本下颈椎椎弓根置钉，可提高手术的准确性。

（摘自Bundoc RC,Delgado GG,Grozman SA.A novel patient-specific drill guide template for pedicle screw insertion into the subaxial cervical spine utilizing stereolithographic modelling:an in vitro study[J].Asian Spine J,2017,11(1):4-14.白朝晖摘译，王建华审校）